自動(dòng)增益控制放大系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 06:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 增益放大器的增益隨輸出信號(hào)的增大而降低，從而使輸出信號(hào)減小；反之，當(dāng)輸入電壓ui減小使輸出電壓uo減小時(shí)，環(huán)路產(chǎn)生的控制信號(hào)Uc將使可控增益放大器的增益Au增加?？梢?jiàn)，通過(guò)環(huán)路的控制作用，無(wú)論輸入電壓ui增加或減小，輸出信號(hào)電平僅在較小的范圍內(nèi)變化，從而保持在輸入信號(hào)變化的情況下輸出信號(hào)基本穩(wěn)定，達(dá)到自動(dòng)增益控制（AGC）的目的。這樣，通過(guò)環(huán)路的反饋控制作用，可使輸入信號(hào)ui幅度增大或減小時(shí)，輸出信號(hào)uo幅度基本保持恒定或在一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的目的。自動(dòng)增益控制電路的作用是：當(dāng)輸入信號(hào)電壓變化很大時(shí)，保持接收機(jī)輸出電壓恒定或基本不變。具體地說(shuō)，當(dāng)輸入信號(hào)很弱時(shí)，接收機(jī)的增益大，自動(dòng)增益控制電路不起作用；當(dāng)輸入信號(hào)很強(qiáng)時(shí)，自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行控制，使接收機(jī)的增益減小。這樣，當(dāng)接收信號(hào)強(qiáng)度變化時(shí)，接收機(jī)的輸出端的電壓或功率基本不變或保持恒定。因此對(duì)AGC電路的要求是：在輸入信號(hào)較小時(shí)，AGC電路不起作用，只有當(dāng)輸入信號(hào)增大到一定程度后，AGC電路才起控制作用，使增益隨輸入信號(hào)的增大而減少。 為實(shí)現(xiàn)上述要求，必須有一個(gè)能隨外來(lái)信號(hào)強(qiáng)弱而變化的控制電壓或電流信號(hào)，利用這個(gè)信號(hào)對(duì)放大器的增益自動(dòng)進(jìn)行控制。由上述分析可知，調(diào)幅中頻信號(hào)經(jīng)幅度檢波后，在它的輸出中除音頻信號(hào)外，還含有直流分量。直流分量大小與中頻載波的振幅成正比，也即與外來(lái)高頻信號(hào)成正比。因此，可將檢波器輸出的直流分量作為AGC控制信號(hào)。AGC電路工作原理：可以分為增益受控放大電路和控制電壓形成電路。增益受控放大電路位于正向放大通路，其增益隨控制電壓U0而改變?？刂齐妷盒纬呻娐返幕静考茿GC整流器和低通平滑濾波器，有時(shí)也包含門(mén)電路和直流放大器等部件。目前,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制的手段很多,典型的有壓控放大器,也就是本文所要研究的自動(dòng)增益控制放大器。它是通過(guò)調(diào)整放大器一個(gè)控制端的電壓,就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)這個(gè)放大器的增益。因此,我們就可以通過(guò)反饋電路采集輸出端的電壓,通過(guò)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)后(調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的功能就是規(guī)定的調(diào)整策略)。本文設(shè)計(jì)的電路主要是應(yīng)用于音頻放大的前級(jí)電壓放大，因此設(shè)計(jì)的電路需容納的頻帶范圍應(yīng)較寬，以至于使語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)。由于語(yǔ)音信號(hào)的頻帶范圍為300hz3400hz,所以該電路所應(yīng)設(shè)計(jì)的頻帶范圍應(yīng)在300hz3400hz之間，并且電路應(yīng)該實(shí)現(xiàn)增益的閉環(huán)調(diào)節(jié)，通過(guò)此電路可以實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)調(diào)整，以至于使音頻信號(hào)強(qiáng)時(shí)自動(dòng)減小放大器的倍數(shù)，信號(hào)弱時(shí)自動(dòng)增大放大器的倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)音量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 第3章自動(dòng)增益控制放大器的電路設(shè)計(jì) 方案（一）：利用電阻電容來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制：，此方案是通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)RP1（調(diào)節(jié)低頻）、RP2（調(diào)節(jié)高頻）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的增益控制。當(dāng)RP1的滑動(dòng)端在最左端時(shí)，電容C1被短路，音頻信號(hào)經(jīng)RR2送至運(yùn)放的反相輸入端，運(yùn)放輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)RRP1與C2并聯(lián)后反饋回來(lái)，此時(shí)低音增益達(dá)到最大值。當(dāng)RP1到右端時(shí)，音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)RRPR2送到運(yùn)放的反相輸入端，運(yùn)放輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)RC2反饋回來(lái)，此時(shí)增益到最小值。同理，RP2的滑動(dòng)端在最左端時(shí)，高音增益到最大，在最右端時(shí)，高音增益到最小。本電路雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，沒(méi)有復(fù)雜的構(gòu)造，但由于高低音的轉(zhuǎn)折區(qū)分不明顯，導(dǎo)致電路的性能的不完善，在高低音分界時(shí)，不能準(zhǔn)確的確定增益的調(diào)節(jié)是通過(guò)哪一個(gè)滑動(dòng)電阻，也就不能穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，因此不可選。 方案（二）：通過(guò)兩級(jí)放大器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制： ，此方案是通過(guò)兩級(jí)放大器的級(jí)聯(lián)來(lái)控制自動(dòng)增益調(diào)節(jié)的。此圖采用了AD603來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制電路。AD603是低噪、90MHz帶寬增益可調(diào)的集成運(yùn)放，如增益用分貝表示，則增益與控制電壓成線性關(guān)系。管腳間的連接方式?jīng)Q定了可編程的增益范圍，增益在11～+30dB時(shí)的帶寬為90MHz，增益在+9～+41dB時(shí)具有9MHz帶寬，改變管腳間的連接電阻，可使增益處在上述范圍內(nèi)。本電路經(jīng)兩級(jí)AD603級(jí)聯(lián)后放大的信號(hào)，一路由J2送入下一級(jí)信號(hào)通道，另一路則輸入到三極管。三極管的發(fā)射極PN結(jié)完成AGC檢波，三極管PNP、NPN之間，形成的電流之差，經(jīng)過(guò)集電極C9后，在C9上形成一個(gè)壓降，當(dāng)C9上的電荷達(dá)到一定量時(shí)，有反饋電流送回，則形成AGC控制電壓VAGC。輸入信號(hào)增大時(shí)，三極管的集電極電流之差也跟著增大，反饋回到AD603之后使輸出VAGC相應(yīng)減小；同樣，輸入信號(hào)減小時(shí)，VAGC則會(huì)增大，即VAGC與輸入信號(hào)的強(qiáng)度成反比，符合AGC電壓反向控制要求。本方案結(jié)果較為理想，并且通過(guò)兩級(jí)放大器的級(jí)聯(lián)使增益控制范圍增寬，性能比較穩(wěn)定，但在與第三種方案進(jìn)行綜合比對(duì)時(shí)，我們采用了第三種方案。 方案（三）：利用放大器和場(chǎng)效應(yīng)管共同組成的電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，整個(gè)電路由包括場(chǎng)效應(yīng)管在內(nèi)的壓控增益放大器，整流濾波電路，直流放大器組成，實(shí)現(xiàn)增益的閉環(huán)控制。信號(hào)自輸入端進(jìn)入到電路中，運(yùn)放A1構(gòu)成壓隨器，作為輸入級(jí)。由運(yùn)放A2構(gòu)成反向放大器，其增益由場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極之間的電阻決定。輸出電壓經(jīng)過(guò)整流電路和濾波電路形成壓控電壓，加到場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，當(dāng)壓控電壓發(fā)生變化時(shí)，源極和漏極之間的電阻亦發(fā)生變化，因此放大器的放大倍數(shù)也發(fā)生變化，因此當(dāng)音頻信號(hào)強(qiáng)時(shí)自動(dòng)減小放大器的倍數(shù)，信號(hào)弱時(shí)自動(dòng)增大放大器的倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)音量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到自動(dòng)增益控制的目的。 電路利用場(chǎng)效應(yīng)管為壓控元件的特性，通過(guò)改變其柵極的電壓，進(jìn)而改變其漏極和源極之間的電阻，從而可以改變放大器的增益，達(dá)到自動(dòng)增益控制的目的。由于本電路結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單且性能優(yōu)良，成本相對(duì)較低，自動(dòng)增益控制效果也比較穩(wěn)定。因?yàn)榈谝环N方案性能不十分穩(wěn)定，自動(dòng)增益控制的準(zhǔn)確性不夠完善、而第二種方案相對(duì)成本較高，在進(jìn)行綜合比較時(shí)，最終決定選擇第三種方案來(lái)完成自動(dòng)增益控制放大器的設(shè)計(jì)。經(jīng)分析得知，信號(hào)自輸入端進(jìn)入到電路中，經(jīng)過(guò)電容隔離后，通過(guò)運(yùn)放A1構(gòu)成的壓隨器。因?yàn)殡妷焊S器容易產(chǎn)生阻塞，所以外接電阻可以防止其產(chǎn)生阻塞。壓隨器輸入與輸出的值相等，對(duì)信
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